凝结水精处理粉末树脂过滤器滤元技术研究

摘 要 在水资源日趋贫乏的今天，与传统水冷发电机组相比，空冷机组节水可达70%，发展空冷技术，将进一步提高我国北方富煤缺水地区发电机组的发电效率，节约用水、减少温室气体排放。而空冷机组凝结水精处理的核心装置粉末树脂过滤器还需要深入探讨。

关键词 滤元；粉末树脂过滤器；模拟试验

中图分类号TM31 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2014）115-0122-02

0 引言

目前国内空冷机组处理凝结水的关键核心为粉末树脂过滤器系统。此工艺可以很好地解决现有技术存在的给水水质要求高、夏季凝结水温度高、凝结水必须100%处理等问题，具有出水水质好、适应性强等特点，能够缩短机组启动时间，提高火力发电厂经济效益。

1 粉末树脂过滤器滤芯研究

1.1 粉末树脂过滤器工艺简介

粉末树脂过滤器主要功能运行前铺上滤料，在滤元表面形成一个薄层滤膜。高质量的铺膜，应为所有滤元覆盖一层完整无缺、厚度均匀的滤膜。运行时，进水由粉末树脂过滤器的底部总管进入，通过布水板、挡板和布水管均匀地通过粉末树脂过滤器滤元。

滤元过滤精度测试台设计制造：

关于滤元的使用，本试验专门设计了一套滤元过滤精度测试试验台。

1）设计原理

在正常大气压的情况下，分别通过空载和测试滤元时抽真空产生的压差值，反应出过滤精度。过滤精度是随压差而变化的，在不同的压差下，过滤精度具有不同的值。

大量的过滤器精度试验表明，大多数过滤器过滤精度随着压差的增大而减少，不同的压差值对应不同的过滤精度。过滤精度随着压差变化与过滤介质的特性及其在过滤过程中的堵塞机理有关，影响过滤精度变化的因素是比较复杂的。

2）设计参数：可测长度：200mm～2000mm；输入电压：380V；最大流量：44m3/h；输入功率：2kw；工作频率：50Hz；压缩气源：4kgf/cm2。

研制这个滤元过滤精度测试台的目的，是希望能在材料验收标准以及应用性能试验使之进一步统一，形成一个完善的验收标准。

1.2 滤元性能研究

1.2.1 试验目的

我国在粉末树脂过滤器应用起步发展较晚，包括国产滤元的生产应用都在起步阶段，现在基本靠进口，运行费用高。因此本次试验通过以下方法研究，分析国产滤元和进口滤元在性能上的区别。

1.2.2 研究内容及方法

本试验通过针对性的模拟检测平台，对滤芯的性能进行检测。针对国外、国内有代表性滤元进行模拟试验。

1）试验样品

国产滤元1 、国产滤元2 、进口滤元

2）滤元规格

国产滤元1：长度1750mm、外径50.60mm、有效过滤面积0.278m2

国产滤元2：长度1780mm、外径50.68mm、有效过滤面积0.283m2

进口滤元：长度1790mm、外径50.00mm、有效过滤面积0.281m2

3） 国产滤元和进口滤元上下端接口比较

进口滤元上下端没有任何配件，而国产滤元配件齐全，方便现场滤元的安装。

4）滤元的绕制方式

滤元的绕制方式是决定滤元精度的关键因素之一。绕线的绕制参数包括圆周菱格数、轴向菱格数和菱格内线数，其中圆周菱格数是指在垂直轴线的圆周上有几个菱形，轴向菱格数是指在平行轴线的方向上有多少个菱形格，而菱格内线数指在菱形格内有几根绕线。通过目测对进口滤元和国产滤元绕制方式的对比如下：

进口滤元：圆周菱格数2个、轴向菱格数1个、菱格内线数17个。

国产滤元1：圆周菱格数2个、轴向菱格数1个、菱格内线数18个。

国产滤元2：圆周菱格数6个、轴向菱格数3个、菱格内线数12个。

从以上数据可以看出，国产滤元1和进口滤元圆周菱格一样，国产滤元2在绕线上菱格是6个，说明国产滤元还做了部分的改进。

5） 滤元空载阻力测试（三根）

滤元空载阻力是通过滤元过滤精度测试台来测试。

在正常大气压的情况下，分别通过空载和测试滤元时抽真空产生的压差值，反应出过滤精度。过滤精度是随压差而变化的，在不同的压差下，过滤精度具有不同的值，呈曲线关系。

根据试验研究：在压差1.2KPa～1.3KPa，滤元过滤精度为5μm～10μm。

空载阻力测试数据：

进口滤元：1#压差1.33KPa、2#压差1.32KPa、3#压差1.33KPa

国产滤元1：1#压差1.31KPa、2#压差1.31KPa、3#压差1.32KPa

国产滤元2：1#压差0.91KPa、2#压差0.92KPa、3#压差0.91KPa

以上可以看出国产滤元能够达到进口滤元的过滤精度。

6）线径的测定

线径数据：进口滤元最大处线径为1.58mm，国产1滤元最大处线径为1.90mm，国产2滤元最大处线径为1.84mm，最小处均为1mm。可见国产滤元所用的聚丙烯纤维绕线的直径与进口滤元相同。

7）耐热性能比较

耐温性试验温度分别选择60℃和85℃。（60℃为粉末过滤器正常运行温度，85℃为滤元极限使用温度）。从试验数据可知，国产绕线和进口滤元在85℃下均未检测出有机溶出物。可见温度对国产绕线的物理机械性能影响也不大；在单位质量、断裂强度和断裂伸长率上进口滤元和国产绕线略有差异。这与纤维自身的特性、纤维绕线中粗细纤维丝的直径和数量的配比、纤维绕线的加工工艺等有着直接的关系。

1.3滤元动态试验及测试结果

铺膜试验

通过铺同一树脂粉及纤维粉，观测其在不同滤元表面的附着搭桥能力。

设定试验在相同的铺膜条件下，不同的滤元都可以达到滤元表面整体厚度适当，铺膜较均匀的铺膜效果。其中试验参数为；纤维粉和树脂粉加量1.0kg/m2，铺膜泵流量8.5 m3/h、扬程35m。

2 结论

从以上各试验数据可以看出：国产滤元过滤精度和进口滤元的过滤精度基本一样，而且温度对进口和国产绕线的物理机械性能影响也不大；在现场运行中的耐冲击强度方面进口滤元与国产滤元基本一致；再者，通过试验及调研部分电厂现场应用情况来看，国产滤元运行效果不低于进口滤元。但某些国产滤元由于成本因素造成不锈钢骨架材质、厚度不过关，如骨架合格，国产滤元完全可以替代进口滤元。经济效益：滤元是凝结水精处理过滤器应用中其中一大部分费用，应用国产滤元在经济效益上比进口滤元成本降低50%。这样不仅降低了成本，同时也推动了民族工业的发展。

参考文献

[1]王仁雷，等.粉末树脂过滤器系统的设计与应用[J].电站系统工程，2008.